美国生理学杂志心脏循环生理学。2013年12月15日；305（12）：H1698–H1708。
高血压的病理生理学
20-HETE、TRPC渠道和BK的作用钙压力诱导钙的失调2+老年高血压小鼠脑动脉信号转导与肌源性收缩
,1,2 ,1 ,1,2 ,1 ,1 ,2,三 ,4 ,1和
1,2 彼得·托斯
1雷诺兹·俄克拉荷马老龄问题中心，俄克拉荷马州大学健康科学中心老年医学系，俄克拉荷马州俄克拉荷玛市；
2匈牙利佩奇佩奇大学病理生理学与老年学系和Szentagothai研究中心；
安娜·西沙尔
1雷诺兹俄克拉荷马州老龄中心，俄克拉荷马州大学健康科学中心老年医学系，俄克拉荷马城；
苏珊娜·塔塞克
1雷诺兹俄克拉荷马州老龄中心，俄克拉荷马州大学健康科学中心老年医学系，俄克拉荷马城；
2匈牙利佩奇佩奇大学病理生理学与老年学系和Szentagothai研究中心；
达努塔·索斯诺斯卡
1雷诺兹俄克拉荷马州老龄中心，俄克拉荷马州大学健康科学中心老年医学系，俄克拉荷马城；
特里普蒂·高塔姆
1雷诺兹俄克拉荷马州老龄中心，俄克拉荷马州大学健康科学中心老年医学系，俄克拉荷马城；
阿科斯·科勒
2匈牙利佩奇佩奇大学病理生理学与老年学系和Szentagothai研究中心；
三纽约医学院生理学系，纽约瓦尔哈拉；和
米查尔·拉尼亚多·施瓦茨曼
4纽约瓦尔哈拉纽约医学院药理学系
威廉·桑塔格
1雷诺兹俄克拉荷马州老龄中心，俄克拉荷马州大学健康科学中心老年医学系，俄克拉荷马城；
佐尔坦·恩格瓦里
1雷诺兹俄克拉荷马州老龄中心，俄克拉荷马州大学健康科学中心老年医学系，俄克拉荷马城；
2匈牙利佩奇佩奇大学病理生理学与老年学系和Szentagothai研究中心；
1雷诺兹俄克拉荷马州老龄中心，俄克拉荷马州大学健康科学中心老年医学系，俄克拉荷马城；
2匈牙利佩奇佩奇大学病理生理学与老年学系和Szentagothai研究中心；
三纽约瓦尔哈拉纽约医学院生理学系；和
4纽约瓦尔哈拉纽约医学院药理学系
通讯作者。 转载请求和其他通信地址：Z.Ungvari，雷诺兹俄克拉荷马州老龄中心，俄克拉荷马州大学健康科学中心老年医学系，975 NE 10第个俄克拉何马州俄克拉荷马市BRC 1311街，邮编73104（电子邮件：ude.cshuo@iravgnu-natloz). 2013年5月6日收到；2013年9月30日验收。
摘要
关键词：脑血流、20-羟基二十碳四烯酸、自身调节、典型瞬时受体电位、钾通道、大电导率钙2+-激活的K+通道
越来越多的证据影响约5000万美国人的高血压对大脑循环产生有害影响，从而导致大脑加速老化(45). 老年人(≥65岁）是美国人口增长最快的人群，高血压患病率最高，这些人更容易患脑血管病(5). 流行病学研究提供的证据表明，除了老年人高血压患病率增加外，高血压对脑血管的有害影响也在老年患者中加剧，而年轻受试者似乎更容易免受血压升高引起的脑微血管和神经损伤(10,38,54). 有强有力的证据表明，在老年患者中，高血压引起的微血管损伤不仅会促进血管认知功能障碍的发展(24,29,45)但它也显著增加了散发性阿尔茨海默病的风险（风险比=～1.5）(25,31)支持疾病的血管假说(11–13). 虽然现有的人类数据表明，高龄和高血压具有协同作用(45)，衰老增加脑微血管对高血压易感性的特定年龄相关机制在文献中没有很好的记录。
先前的研究证明，幼年动物的脑动脉对高血压具有功能和结构适应性，可以保护易受伤的大脑微循环远端免受压力过载的影响(53,58,60). 在这些生理适应性反应中，压力增加引起的脑动脉肌源性收缩具有重要意义(27,36,51). 健康人的脑循环阻力明显低于其他组织（如骨骼肌）的血管系统，这导致舒张期间的流速显著增加。因此，血流和压力脉动可以更容易地穿透大脑动脉树的远端脆弱部分，尤其是在自动调节保护受损的情况下。先前的研究表明，在年轻的高血压动物中，压力诱导的肌源性收缩增加导致软脑膜大动脉水平的阻力增加(60)保持薄壁、易受伤的小动脉和毛细血管的压力在正常范围内。正如这种适应性血管反应所表明的那样，无论是高血压患者还是实验性高血压的实验动物，脑血流自动调节的范围都扩大到了更高的压力值(37,53,58,60).
临床研究表明，衰老会损害大脑对高血压的自我调节保护(14). 我们最近的研究表明，老年小鼠也表现出大脑自身调节保护的病理性丧失，这有助于加剧高血压引起的脑微血管损伤。老年高血压小鼠脑血管自动调节功能障碍的下游后果包括血脑屏障的破坏加剧和神经炎症（血浆衍生因子通过受损的血脑屏障泄漏可能导致小胶质细胞活化）(60,69). 越来越多的证据表明，血脑屏障破坏和继发性神经炎症在高血压相关的神经认知功能下降中起着因果作用(24,29,60). 尽管取得了这些进展，但老年脑动脉对高血压的功能适应受损的细胞机制仍不清楚。
脑动脉肌源性收缩的信号机制包括压力诱导的平滑肌细胞（SMC）[Ca2+]我(8). 最近的研究表明，压力诱导SMCs中20-HETE的产生和瞬态受体电位（TRP）通道的激活在SMC[Ca的调节中起着关键作用2+]我和肌源性脑动脉收缩的发展(21,26). 以前的研究表明，在年轻的高血压大鼠中(15)压力诱导的脑动脉20-HETE生成显著增加。此外，现有证据表明，在幼年动物中，几种TRP通道在高血压中上调(19,41,42). 然而，SMC的压力诱导、20-HETE-和TRP通道依赖性调节中的年龄相关变化[Ca2+]我尚未进行调查。
大电导率钙的活化2+-激活的K+（黑色钙)通道是调节压力引起的肌源性收缩幅度的另一个重要机制(52). 以前的研究表明，BK钙通道作为脑动脉肌源性反应的负反馈调节器：钙2+-这些通道的依赖性激活减弱了膜去极化诱导的细胞外钙的流入2+通过L型钙2+减少肌源性收缩(9,35). 重要的是，最近的研究表明，BK钙动脉壁中的SMC主要被高压激活(52). 因此，在幼年动物分离的脑动脉中，抑制BK钙研究表明，通道主要在高压范围内增加肌源性收缩，扩大了有效肌源性自身调节的范围(52). 也有研究表明20-HETE可以抑制BK钙SMCs中的通道和BK的抑制钙通道可能有助于20-HETE介导的动脉收缩增加(70). 然而，BK的作用钙老年脑动脉对高压的功能性适应障碍的通道尚未阐明。
本研究旨在验证以下假设：老年高血压与压力诱导的20-HETE-和TRP通道依赖性SMC[Ca]变化失调导致的脑动脉肌源性收缩受损有关2+]我为了验证我们的假设，我们通过慢性输注血管紧张素II诱导年轻和老年C57BL/6小鼠高血压。在分离的大脑中动脉（MCA）中，压力诱导的SMC[Ca的平行变化2+]我和肌源性收缩反应20-HETE合成、TRP通道和BK的抑制钙评估激活情况。
方法
动物。
年轻（3个月；n个=40）和老化（24个月；n个=40）雄性C57BL/6小鼠购自国家衰老研究所。所有小鼠均保持在特定的无病原屏障条件下。水和正常的实验室饮食可以随意使用。所有程序均由参与机构的机构动物使用和护理委员会批准。
血管紧张素II输注。
将Alzet渗透微型泵（2006型；0.15μl/h，42天；加州库比蒂诺Durect）植入年轻和老年小鼠体内。泵内充满盐水或ANG II溶液（西格玛化学公司，密苏里州圣路易斯），（皮下）输送1000纳克·分钟−1·千克−1ANG II持续28天(60,65). 将泵通过颈部后部的一个小切口放置在氯胺酮-甲苯噻嗪麻醉小鼠的皮下空间，并用外科缝线缝合。所有切口均迅速愈合，无需任何药物治疗。
血压测量。
采用尾袖法（CODA非侵入性血压系统；Kent Scientific，Torrington，CT）在微泵植入前和植入后4周测量小鼠的收缩压。
直径和平滑肌的同时测量[Ca2+]我加压分离大脑中动脉。
打开第28天据报道，植入后的小鼠被斩首，大脑被移除，MCA的片段被使用显微手术器械分离出来用于功能研究(59,64). 将MCA片段安装在含氧（21%O）的器官室中的两个玻璃微移液管上2-5%一氧化碳2-75%牛顿2)克雷布斯缓冲液（pH=7.4）并加压至60 mmHg。微吸管的流体动力阻力是匹配的。流入和流出压力由压力伺服控制系统（VE伯灵顿生活系统仪表）控制和测量。使用定制的视频显微镜系统测量血管内径，并使用计算机数据采集系统连续记录(62). 评估[Ca的变化2+]我，动脉平滑肌加载呋喃2[1μM呋喃2-乙酰氧基甲酯；加载时间：15 min，室温下]。在加载试验箱后，对其进行五次清洗，并让容器在60 mmHg下再平衡30 min，以实现fura-2 AM的完全脱酯(46). 钙的变化2+荧光比（R340:380)用比例荧光法测量(23,63)使用Ionoptix微量荧光计系统（Ionoptix，Milton，MA）。
平衡期后，SMC[Ca的变化2+]我和血管收缩剂对去极化浓度（60 mmol/l）KCl的反应，然后进行冲洗。SMC变化[Ca2+]我然后根据腔内压力的逐步增加（从20到80和160 mmHg，每一步持续5分钟）评估肌源性收缩。评估20-HETE在年龄和高血压引起的肌源性反应和SMC[Ca变化中的作用2+]我，MCA与细胞色素孵育P（P）-450ω-羟化酶抑制剂HET0016（10−6mol/l，持续30分钟，购自密歇根州安阿伯市Cayman Chemical）。然后重新评估血管对腔内压力逐步增加的反应。此前有报道称，HET0016通过抑制自发性高血压大鼠（IC）肾微粒体中的CYP4A和CYP4F亚型选择性抑制20-HETE的形成50：35.2 nM）和人体肾脏（IC50：8.9毫微米）(48).
为了评估典型TRP（TRPC）通道在衰老和高血压诱导的肌源性收缩变化中的作用，在额外的实验中，在MCA孵育之前和之后，获得压力诱导的血管舒缩和钙反应{“类型”：“entrez-protein”，“属性”：{“文本”：“SKF96365”，“term_id”：“1156357400”，“term_text”：“SKF96365”}}SKF96365型(5 × 10−6mol/l，持续15分钟），一种有效且特异的TRPC通道阻滞剂。进一步证实20-HETE在SMC[Ca调节中的作用2+]我，外源性给予20-HETE的血管反应（从10−8至3×10−6mol/l）也在不存在和存在{“类型”：“entrez-protein”，“属性”：{“文本”：“SKF96365”，“term_id”：“1156357400”，“term_text”：“SKF96365”}}瑞典克朗96365.
确定大电导率钙的作用2+-激活的K+（黑色钙)在单独的实验中，在缺乏和存在选择性BK通道阻滞剂伊比利奥毒素（10 nmol/l）的情况下，获得了衰老和高血压引起的MCA肌源性收缩变化中的通道，以及压力诱导的血管舒缩和钙反应。确定电压相关K的作用+通道，MCA与4-氨基吡啶（1 mmol/l；K成员的阻滞剂第1版[Shaker，KCNA]电压激活K族+再评估压力诱导的血管舒缩和钙反应。在每次实验结束时，在钙的存在下获得了被动压力-直径曲线（压力范围：0至180 mmHg）2+-含有L型钙通道抑制剂硝苯地平（10−5mol/l）达到最大血管扩张。
定量实时RT-PCR。
采用定量实时RT-PCR技术分析压力诱导肌源性收缩调节相关基因的mRNA表达()如前所述，使用Strategen MX3000平台(7). 简言之，总RNA是用迷你RNA分离试剂盒（加利福尼亚州奥兰治市的Zymo Research）分离出来的，并用上标III RT（Invitrogen）逆转录，如前所述(7). 使用标准血管样品的稀释系列测定扩增效率。使用效率修正的ΔΔCq方法进行定量。参考基因的相对数量Hprt（小时）,伊瓦兹,200万、和Actb公司并基于几何平均值计算归一化因子，用于内部归一化。PCR反应的保真度通过熔融温度分析和2%琼脂糖凝胶上产物的可视化来确定。
表1。
| mRNA靶点 | 说明 | 感觉 | 反义 |
|---|
| Trpc1号机组 | 瞬态受体电位标准通道1 | ATCCTCCTCGTCGCCCAA公司 | TCATTCAAGGTTTCTCCTCCT公司 |
| 三氯二苯甲烷 | 瞬时受体电位标准通道3 | AAGCGACGGAGGATTAG公司 | ACTCACTCACACAC公司 |
| Trpc4号机组 | 瞬时受体电位标准通道4 | GAGTGTTTACCATATAC公司 | GGTTCATTATTCTGCTT公司 |
| Trpc5型 | 瞬时受体电位典型通道5 | 猫 | GTTGTAACTTTTTCCT公司 |
| Trpc6号机组 | 瞬时受体电位标准通道6 | TCTCCACTTGAAGCCATA公司 | TTGTTAGCCTCAGCATG公司 |
| Trpc7号机组 | 瞬时受体电位标准通道7 | CAGGATTGTAAACTAAGC公司 | GTCTCGTGTATCTGAGG公司 |
| 事务处理程序4 | 瞬时受体电位阳离子通道亚家族m4 | AAACCATTTGATGGAGGATT公司 | GAAGGACAGATTCCCAAC公司 |
| Trpv4型 | 瞬时受体香草醛通道4 | CACCTAAGCAGCACACAAG公司 | TGAGGAGAGCAATAAATAACAC公司 |
| 洞穴1 | 小泡蛋白1 | GTGGTCAAGATGACTTTG公司 | GTAGACAACAAGCGATAA公司 |
| 洞穴2 | 小泡蛋白2 | CTGGTCATTATATAGGTCATT公司 | 关贸总协定 |
| Hprt（小时） | 次黄嘌呤磷酸核糖转移酶1 | TGCTGCGTCCCCAGACTTTTTG公司 | AGATAAGAGACAATCTACCAGG公司 |
| Actb公司 | β-肌动蛋白 | AATAAGTGGTTACAGGAAGTC公司 | ATGAAGTAAGGCGGAAG公司 |
| 200万 | β-2-微珠蛋白 | CGGTCGCTTCAGTCGTCAG公司 | CAGTTCGTTCGGCTTCC公司 |
| 伊瓦兹 | 酪氨酸3-单加氧酶/色氨酸5-单加氧酶激活蛋白ζ-多肽1 | ACTGTCACCACCATTC行动 | GGGCTGTAGAGAGGATGAGG |
统计分析。
数据通过双向方差分析或单向方差分析进行分析，然后根据需要进行Tukey的事后检验。SMC[Ca变化之间的关系2+]我并使用Pearson相关分析对动脉收缩进行分析。一个P（P）值小于0.05被认为具有统计学意义。数据表示为平均值±SE。肌原性张力计算如下：（DP（P）−D一个)/D类P（P）)×100，其中DP（P）是被动直径（在没有Ca的情况下获得2+)和D一个是给定腔内压力值下的血管有效直径。
结果
SMC钙信号在老年脑动脉对高血压功能性适应不良中的作用。
接受ANG II输注的年轻和老年小鼠血压均显著升高（mmHg；年轻对照：100±4，年轻+ANG II：150±3，年龄：97±4，年龄+ANG II:154±3）。显示在20–180 mmHg腔内压力下孤立MCA中形成的肌源性张力。在年轻对照小鼠的MCA中，血管内压力的增加使肌源性收缩增加至60 mmHg，肌源性张力在高达～120 mmHg时几乎维持在相同水平。肌原性张力在较高压力下趋于下降，MCA逐渐扩张(). 在年轻高血压小鼠的MCA中，压力诱导的收缩显著增强，肌原性张力维持在几乎相同的水平，高达～160 mmHg。老年小鼠的MCA出现轻微的肌原性收缩减少，而年轻小鼠没有出现类似的高血压诱导的肌原张力适应性增加(). 各组MCA的压力-容积直径曲线相似（未显示）。
衰老损害脑血管肌源性自身调节和平滑肌细胞（SMC）钙信号对高血压的适应。一个：年轻对照组、年轻高血压（年轻+ANG II）、老年对照组和老年高血压（老年+ANGⅡ）小鼠大脑中动脉肌原性张力。数据为平均值±SE；n个=每组8人*P（P）与年轻人相比<0.05#P（P）<0.05 vs.年轻+ANG II。肌源性张力表示为在相同腔内压力下每个血管最大扩张被动直径的百分比。B类：分离MCA中fura-2 340/380荧光比率的代表性追踪显示SMC细胞内Ca增加2+浓度（[Ca2+]我)对KCl去极化浓度[60 mM；冲刷（WO）]和腔内压力升高（160 mmHg）的反应。C类：总结数据显示SMC增加[Ca2+]我以应对腔内压力增加至80和160 mmHg。数据以KCl（60 mM）诱导的钙信号百分比表示。数据为平均值±SE；n个=每组8人(*P（P）与年轻人相比<0.05#P（P）与年轻+ANG II相比<0.05）。D类：压力（160 mmHg）引起的SMC变化之间的关系[Ca2+]我和MCAs的肌源性张力。数据为平均值±SE；n个=每组8人。
在分离的MCAs中，KCl去极化浓度引起SMC[Ca迅速增加2+]我洗脱后容易可逆(). 年轻MCA暴露于腔内压力逐步增加的环境中（从20 mmHg到80 mmHg，然后再到160 mmHg），导致SMC[Ca显著增加2+]我(,B类和C类). 在老龄小鼠MCA中，压力诱导的SMC[Ca增加2+]我与在年轻MCA中观察到的压力诱导钙信号没有显著差异(). 在年轻高血压小鼠的MCA中，压力诱导的SMC[Ca增加2+]我显著增强(). 相反，老年MCA在压力诱导的钙信号方面没有表现出类似的高血压诱导适应性增加，这在年轻高血压小鼠的MCA中观察到(). 不同实验组MCA中观察到的压力诱导SMC钙信号量和压力诱导肌源性张力量呈显著正相关().
20-HETE生成减少在压力诱导的SMC钙信号失调和老年高血压小鼠MCA肌源性收缩中的作用。
为了评估20-HETE在压力诱导的SMC钙信号传导和脑动脉对高血压的功能适应中的作用，我们测试了HET0016对SMC[Ca2+]我在病理生理相关压力（160 mmHg；). 我们发现年轻高血压小鼠MCA中压力诱导的钙信号增加()和肌原性张力()被HET0016显著抑制，消除了四组之间的差异，而HET0016[Ca2+]我和老年高血压小鼠MCA的肌原性张力。在年轻高血压小鼠的MCA中，HET0016诱导的压力诱导钙信号和肌源性张力降低的幅度是成比例的()表明20-HETE主要通过增加SMC[Ca介导肌源性血管收缩2+]我.进一步证实20-HETE在调节SMC[Ca中的作用2+]我，评估血管对外源性20-HETE的反应。我们发现，对照组MCAs 20-HETE诱导SMC[Ca的剂量依赖性增加2+]我伴有动脉张力成比例增加(). 这些发现支持了20-HETE主要通过增加SMC[Ca促进脑动脉收缩的观点2+]我，.20-HETE引起动脉张力的可比性增加()和SMC[Ca2+]我()在从年轻和老年动物分离的MCA中，显示20-HETE诱导的细胞内信号通路不受年龄的影响。
20-羟基二十碳四烯酸（HETE）在MCA对高血压的功能适应中的作用。一个：SMC增加[Ca2+]我在MCA中，由于缺乏或存在特异性细胞色素，腔内压力增加（从20毫米汞柱到160毫米汞柱）P（P）-450ω-羟化酶抑制剂HET0016。数据以KCl（60 mM）诱导的钙信号百分比表示。数据为平均值±SE；n个=每组8人(*P（P）与年轻人相比<0.05#P（P）<0.05 vs.年轻+ANG II）。B类：压力（160 mmHg）引起的SMC变化之间的关系[Ca2+]我以及在不存在和存在HET0016的情况下年轻和老年高血压小鼠MCAs的肌源性张力。数据为平均值±SE；n个=每组8人。
一个：20-HETE诱导的SMC变化之间的关系2+]我和控制MCA的语气。数据表示为KCl（60 mM）诱导反应的百分比。数据为平均值±SE；n个=每组8人。B类和C类：20-HETE诱导的收缩(B类)和SMC的变化2+]我在从年轻和老年小鼠分离的MCA中。数据为平均值±SE；n个=每组8人。NS，无显著性。
BK的角色钙MCA中压力诱导SMC钙信号和肌源性收缩的调节通道。
大电导率钙的调节2+-激活的K+（黑色钙)通道活性是调节压力诱导的肌源性收缩幅度的重要机制(32,52). 评估BK的作用钙老年人脑动脉对高血压功能性适应障碍中的通道(,一个–C类). 我们发现，在年轻正常血压小鼠的MCA中，肌原性张力()和压力诱导的SMC钙信号()iberiotoxin显著增加，尤其是在病理生理相关的高压范围内。在年轻高血压小鼠的MCA中，肌原性张力()和压力诱导的SMC钙信号()未受野牛痘毒素的影响，表明BK的失活钙通道有助于MCA对高血压的功能适应。虽然在老年正常血压小鼠的MCA中，iberiotoxin略有增加，但肌源性收缩(,一个和D类)倾向于增加压力诱导的SMC钙信号()这些作用在老年高血压小鼠的MCA中基本上不存在(,D类和E类). 重要的是，抑制BK钙经络并没有消除肌源性收缩的差异(,C类和D类)和压力诱导的SMC增加[Ca2+]我()在四组之间。联合用药4-AP（抑制电压依赖性K+通道）并没有增加老年高血压小鼠MCA的肌原性收缩，并且幼年和老年高血压小鼠的肌原性张力与4-AP处理的MCA之间的差异仍然可见(,C类和D类).
钾通道在老年高血压小鼠脑血管肌源性张力调节中的作用。一个–C类：从年轻对照、年轻+ANG II、老年对照和老年+ANG II小鼠分离的MCAs直径的稳态变化，以响应在不存在和存在iberiotoxin（Iberio）和4-AP（抑制BK钙和电压激活K+通道）。血管直径表示为在80mmHg时每个血管的最大扩张被动直径的百分比。条形图显示K的影响+肌源性张力的通道阻滞剂(D类)和压力（160 mmHg）诱导的SMC[Ca增加2+]我在MCA中(E类). 数据为平均值±SE(n个=每组8人）*P（P）与年轻对照组相比<0.05#P（P）<0.05 vs.年轻+ANG II&P（P）<0.05 vs.老年人+ANG II。
讨论
本研究结果表明，老年脑动脉对高血压的功能性适应不良是由于压力诱导的、20-HETE和TRP通道介导的SMC钙信号的调节失调所致。
自Kontos等人的开创性工作以来(36)还有法拉奇和海斯塔德(18)已经证实，在脑循环中，较大的软脑膜动脉在调节脑血管阻力方面具有重要作用，因此，包括MCA在内的脑血管树近端分支的肌源性收缩对保护脑微循环具有独特的重要性。有强有力的证据表明，压力导致健康幼年动物大脑动脉的肌源性收缩()作为一种关键的内稳态机制，可确保系统动脉压升高不会穿透大脑微循环的远端，并对薄壁小动脉和毛细血管造成损伤(27,36). 在血压正常的动物中，幼年小鼠大脑中动脉的自动调节压力范围往往比老年动脉的更宽(). 研究表明离体大鼠骨骼肌动脉的肌源性收缩(32)随着年龄的增长，老年人肱动脉肌源性反应的动态成分减少(43)提示衰老对血管阻力的局部调节具有普遍影响。
在高血压幼鼠脑动脉中()和老鼠(49,51)，高压下肌源性收缩增强，提示脑血管自我调节保护的压力范围扩大。大脑动脉对较高的全身血压的这种功能性适应被认为可以保护大脑微循环(27,36,51,53,58). 在这里，我们提供了证据，证明老年小鼠的脑动脉在年轻小鼠中未表现出高血压诱导的肌源性张力适应性增加()扩展了我们最近的发现(60). 老年大脑动脉对高血压的功能性适应不良可能是体内观察到的大脑自动调节保护功能丧失的原因，这可能会使高血压穿透大脑微循环中易受伤的远端，导致老年高血压小鼠血脑屏障明显破坏和脑微血管损伤(60). 我们的发现可能具有重要的临床意义，因为老年高血压小鼠微血管损伤的加重可能与神经炎症增加和认知能力下降有关。在本研究中，我们证实脑动脉腔内压力的逐步增加与血管平滑肌细胞（VSMC）[Ca2+]我(,B类–D类)在脑动脉肌源性收缩中起核心作用(34). 在年轻高血压小鼠的MCA中，肌原性张力增加与VSMC[Ca增加相关2+]我(,C类和D类)提示压力诱导的钙信号上调是脑动脉对高血压的功能性适应的基础。老年小鼠高血压不会增加VSMC[Ca2+]我表明调节压力的途径诱导了Ca2+信号传导与老年脑动脉对高血压的功能性适应不良有关。
先前的研究提供了强有力的证据，证明20-HETE的产生在压力诱导的脑动脉收缩中起着重要作用(21,26). 在这里，我们首次表明，抑制20-HETE的生成会减弱压力诱导的钙2+VSMC中的信号并减少年轻高血压动物MCA的肌源性收缩，而对老年高血压动物MCAs的压力诱导反应没有显著影响(). 这些发现支持这样一种观点，即在年轻动物中，20-HETE依赖性通路的激活是脑动脉对高血压的功能适应的基础，并且这种适应反应在衰老中是功能失调的。先前的研究表明，在年轻的高血压大鼠中，压力诱导的脑动脉中20-HETE的生成显著增加，进一步证明了这一假设(15)根据我们最近的研究，年轻小鼠（而非老年小鼠）的高血压与细胞色素的适应性上调有关P（P）-450个能够产生20-HETE的4Aω-羟化酶(Cyp4A12、10、14) (60). 此外，外源性20-HETE显著增加VSMC[Ca2+]我，增加MCA的肌源性收缩().
20-HETE激活的细胞内信号通路是多方面的(22,44,50,68). 本研究结果表明，20-HETE诱导的TRP通道激活介导了20-HETE导致的VSMC[Ca2+]我鼠标中MCA(). 重要的是，尽管在幼鼠的脑动脉中，高血压上调了TRP通道依赖性介导的压力诱导=VSMC增加[Ca2+]我()和肌源性收缩()，这种适应性反应在老年血管紧张素II融合型高血压小鼠中受损。VSMC[Ca分析2+]我-肌源性声调关系(和)证实20-HETE生成的抑制和TRP通道的激活以类似的方式（主要通过降低VSMC[Ca2+]我)20-HETE/TRP通道依赖性肌张力成分的丢失是老年高血压小鼠MCA压力诱导收缩减少的原因。目前尚不清楚哪些TRP通道与所观察到的现象有关，但一些证据表明，TRPC6可能在老年动脉对高血压的功能性适应不良中起关键作用。首先，先前的研究表明，TRPC6通道的激活主要介导20-HETE诱导的细胞内Ca增加2+VSMC中的级别(30)它有助于年轻大脑动脉的自我调节和肌源性收缩(66). TRPC6通道被膜拉伸激活(57)，通过20-HETE(30)、G蛋白和磷脂酶C依赖途径(47). 在本研究中，我们使用了{“类型”：“entrez-protein”，“属性”：{“文本”：“SKF96365”，“term_id”：“1156357400”，“term_text”：“SKF96365”}}SKF96365型电生理研究表明，其显著抑制TRPC6(30). 此外，尽管在年轻小鼠的脑动脉中，高血压上调了TRPC6的表达，但这种适应性反应在老年高血压小鼠中没有表现出来(). 然而，值得注意的是，其他TRP通道的血管表达似乎也受到高血压的影响(). 尽管TRPC1在年轻高血压小鼠MCA中的表达增加，但它有助于激动剂诱导的收缩(67)，似乎不会导致肌源性收缩(16,56). TRPC3和TRPC7与TRPC6形成异三聚体通道；然而，这些通道的表达模式与它们参与年轻高血压动物肌源性张力的适应性增加不一致。先前的研究表明，TRPM4通道可能有助于肌源性收缩(17,30,40,57). 因此，未来的研究有必要阐明TRPM4通道在与年龄相关的动脉对高血压的不适应中的作用。TRPV4通道被认为可以反调节肌源性张力(6,8). 因此，观察到年轻小鼠MCA中由高血压诱导的TRPV4表达增加与这些通道参与肌源性张力适应性增加不一致。
导致高血压小鼠20-HETE/TRPC依赖性通路失调的与年龄相关的机制目前尚不清楚，可能包括与年龄相关的IGF-1缺乏(61). 我们最近的数据表明，小鼠IGF-1缺乏支持了这一概念(免疫球蛋白1飞行/飞行+MUP-iCre-AAV8）导致高血压受损导致TRPC6和细胞色素表达的适应性改变P（P）-450–4Aω-羟化酶和脑动脉肌源性张力降低，与衰老表型相似（Toth和Ungvari，未发表的观察结果）。
由于20-HETE/TRP通道通路的抑制并不能完全消除年轻高血压小鼠脑动脉的肌源性收缩，因此我们不能排除其他机制在老年高血压功能性适应不良中的潜在作用。除了激活TRP通道外，调节BK钙通道活性是调节压力诱导的肌源性收缩幅度的另一个重要机制(32,52). 重要的是，以前的研究表明，高压与BK的显著激活有关钙导致大脑动脉被迫扩张的通道（自动调节突破）(52). 为了支持上述概念，我们证明了BK的药理抑制作用钙通道阻止年轻MCA的强迫扩张(和6一个)增加VSMC[Ca2+]我（图6B类). 相反，在年轻高血压小鼠的MCA中，BK的抑制作用钙通道没有进一步增加肌源性张力(和6一个)和VSMC[Ca2+]我（图6B类). 20-HETE被证明能抑制BK钙通道(22,39,50,70). 我们的模型预测年轻高血压动脉中20-HETE生成增加与BK降低相关钙活性（增强肌源性收缩），这可以解释肌源性张力和VSMC[Ca2+]我在这些容器中（图6B类). 老年高血压小鼠动脉中BK抑制的研究结果钙经络没有显著增加肌源性张力(和6一个)和VSMC[Ca2+]我（图6B类)建议BK钙经络在老年脑动脉对高压的功能性适应障碍中并不起关键作用。以前的研究报告称，随着年龄的增长，K五骨骼肌动脉中的通道可能增加(32)以及K的破坏五通道功能可能有助于幼龄大鼠脑动脉对高血压的适应(4). 然而，使用K抑制剂获得的数据五通道(,C类和D类)提示这些通道在调节小鼠MCA肌源性收缩中的作用可以忽略不计，并且对高血压小鼠肌源性张力的年龄相关性降低没有贡献。越来越多的证据表明，小窝的形成使TRPC通道和BK共同定位钙具有膜微域的通道，可提高VSMC中机械传导的效率(1,55). 因此，据报道，作为小窝质膜主要成分的支架蛋白小窝蛋白-1的表达减少可减弱小鼠脑动脉的肌源性反应(2). 因为caveolin-1的表达随着年龄的增长而下降(20,33)在未来的研究中应考虑小窝在衰老过程中肌源性高血压适应失调中的作用(28).
总之，由于压力诱导的20-HETE和TRPC通道介导的VSMC[Ca2+]我未来的研究应阐明导致上述VSMC改变的特定年龄相关机制，包括膜微结构域和内分泌因子中年龄相关变化的作用(61).
赠款
这项工作得到了美国心脏协会（P.Toth、A.Csiszar和Z.Ungvari）、美国老龄研究联合会（A.Csissar）、俄克拉荷马科学技术促进中心（A.Cssiszar、Z.Ung vari和W.E.Sonntag）的资助，Nemzeti Fejlesztésiügynökség（SROP-4.2.2.a-11/1/KONV-2012-0024和-0017至a.Koller；SPOR-4.2.1/b-10/2/KONV-2010-0012至a.Koler和Z.Ungvari），匈牙利科学研究基金（OTKA；108444肯尼亚)国家补充和替代医学中心(R01-AT006526号至Z.Ungvari）；国家老龄研究所(AG031085号; 致A.Csiszar；AG038747号和埃里森医学基金会（W.E.Sonntag）。
披露
作者未声明任何利益冲突，无论是财务还是其他方面。
作者贡献
作者贡献：P.T.、A.C.、W.E.S.和Z.I.U.的研究构思和设计；P.T.、A.C.、Z.T.、D.S.、T.G.和M.L.S.进行了实验；P.T.、A.C.、Z.T.、D.S.、T.G.、M.L.S.和Z.I.U.分析数据；P.T.、A.C.、Z.T.、D.S.、A.K.、W.E.S.和Z.I.U.解释实验结果；P.T.和Z.I.U.编制的数字；P.T.、A.K.和Z.I.U.起草的手稿；P.T.、A.C.、Z.T.、A.K.、M.L.S.、W.E.S.和Z.I.U.编辑和修订的手稿；P.T.、A.C.、Z.T.、D.S.、T.G.、A.K.、M.L.S.、W.E.S.和Z.I.U.批准了手稿的最终版本。
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